[發明專利]固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中鈷的回收方法

有效

• 申請號: 201910257956.2
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN110172579B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 劉毅輝;趙翔宇;蒙坤;何云斐;程鵬飛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄭夢閣

本發明公開了一種固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中鈷的回收方法，包括：將燃料電池拆解分選得到單電池結構并粉碎，在混酸溶液中浸泡后過濾；將濾液滴加硫酸鹽后冷卻析出沉淀，過濾；上步所得的濾液中繼續滴加硫酸鹽溶液和碳酸鹽溶液，加熱至85℃?120℃，反應后至結晶析出后，過濾；上步所得的濾液中滴加P507萃取劑，萃取后分離出負載Co的有機相，向有機相中滴加硫酸溶液，反萃取后分離出無機相；向上步中所得的無機相中滴加草酸銨溶液，靜置后過濾，得到的濾渣洗滌至中性，烘干得草酸鈷；將上步中得到的固體沉淀高溫煅燒得到氧化鈷并將其還原成鈷粉。本發明提出的回收方法，其工藝簡單、污染小且回收率高。

技術領域

本發明涉及廢舊燃料電池中金屬回收技術領域，尤其涉及一種固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中鈷的回收方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ，SOFC）是一種在高溫下將儲存在燃料中的化學能直接轉化為電能的裝置。SOFCs 作為一種發電裝置有非常明顯的優勢：可以利用不同的燃料，比如氫氣和碳氫化合物等；產生的物質是對環境友好的水和二氧化碳，并且與傳統的能源相比產生的二氧化碳的量大大減少；由于電池的各個部分均為全固態，因此不存在漏液、污染等問題，這對于能源戰略和環境保護具有特別重要的意義。

隨著時間的推移，廢舊固體氧化物燃料電池的數量逐漸增多，如果不采用任何處理就直接廢棄的話，一方面造成了環境的污染，另一方面造成了資源的浪費。現有技術中，有關固體氧化物燃料電池的回收技術都還不夠完善，傳統的處置方法一般都采取了掩埋的方式，對環境造成了極大的污染。同時，一些燃料電池為了可以降低電池的極化阻抗，將含Co的鈣鈦礦材料應用于SOFC的陰極。傳統的從鋰電池中回收鈷的技術盡管已經相對成熟，包括有火法冶金、物理分選和濕法冶金等方法，濕法冶金又包括萃取、沉淀、離子交換和電沉積等分離方法。但由于鋰電池與固體氧化物燃料電池的結構不同，廢舊鋰電池可將正負極材料拆解后分別回收，固體氧化物燃料電池的陰極、陽極與電解質難以直接分離拆解，且固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中含有多種復雜的稀土元素。已有的回收鈷的方法不能夠將固體氧化物燃料電池電極材料與電解質拆解并將陰極材料中的稀土元素分離開來，因此不能應用到燃料電池中鈷的回收。我國是鈷消費大國，并保持逐年遞增的趨勢，2015 年，我國鈷消費量達到 4.54 萬噸，缺口嚴重，鈷消費嚴重依賴國外進口。但我國鈷資源儲量相對缺乏僅為 8 萬噸，占全球總量 1.11%，同時鈷資源存在原礦品位低、生產工藝復雜、回收率低、成本高等不足。因此，回收廢舊燃料電池中的鈷資源具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種工藝簡單、污染小以及回收率高的固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中鈷的回收方法。

為實現上述目的，本發明提供一種固體氧化物燃料電池的鈣鈦礦陰極材料中鈷的回收方法，包括以下步驟：

（1）.將經過放電處理的固體氧化物燃料電池拆解分選得到單電池結構后，將單電池結構粉碎后得到混合粉末，將混合粉末倒入硫酸和硝酸混合的混酸溶液中浸泡后過濾；

（2）.向步驟（1）中所得的濾液滴加硫酸鹽溶液后冷卻析出沉淀，過濾；

（3）.向步驟（2）中所得的濾液中依次滴加硫酸鹽溶液和碳酸鹽溶液，加熱提高溶液溫度至85℃-120℃并控制PH值范圍為1.3-3，反應2-3小時后至結晶析出后，過濾；

（4）.向步驟（3）中所得的濾液中滴加體積分數為20%-30%，皂化率為60%-70%的P507萃取劑，控制PH值范圍為4-4.5，萃取后分離出負載Co的有機相，向有機相中滴加硫酸溶液，反萃取后分離出無機相；

（5）.在設定溫度下，向步驟（4）中所得的無機相中滴加草酸銨溶液，同時加入Na₂CO₃溶液控制PH值范圍為4.5-5.5，靜置后過濾，得到的濾渣用去離子水洗滌至中性，烘干得草酸鈷；